Главной достопримечательностью Диканьки была Свято-Никольская церковь, в которой находился чудотворный образ Святителя Николая. О ней упоминает и пасечник: "Знаете ли вы дьяка диканьской церкви, Фому Григорьевича? Эх, голова! Что за истории умел он отпускать!" Известно, что три повести в книге Н. В. Гоголя "Вечера на хуторе близ Деканьки", "Вечер накануне Ивана Купала", "Пропавшая грамота" и "Заколдованное место", были рассказаны именно дьяком Диканьской церкви Фомой Григорьевичем.

Согласно преданию, в старину, когда диканьскими землями владел архиепископ Черниговский Лазарь Баранович, в лесу недалеко от Диканьки на одном из пней таинственным образом появилась икона Святителя Николая. Удивленные жители перенесли ее в сельскую церковь, но наутро икона исчезала и вновь оказывалась на том же пне в лесу. После нескольких таких случаев было решено построить на этом месте деревянный храм. По благословению черниговского святителя в 70-х годах XVII века была возведена Никольская церковь. На месте обретения иконы установили метровый дубовый крест, который оказался в алтарной части нового храма. Главной святыней церкви стала чудесно обретенная икона Святителя Николая, ставшая источником чудес.

Позже диканьские земли перешли к генеральному судье Запорожского войска Василию Леонтиевичу Кочубею. В 1754 году его внук Павел, по благословению Киевского митрополита Тимофея Щербацкого, перестроил деревянный храм, расширив его. Он стал местом паломничества верующих, которые стекались к своему небесному заступнику. Из-за различных нестроений епархиальное начальство приказало перенести храм, а чудотворный образ хранить в архиерейской ризнице Крестовоздвиженского монастыря в Полтаве.

В 1783-1789 годах наследники Василия Кочубея просили у Синода разрешения построить на прежнем месте каменный храм. Получить разрешение было нелегко, так как в селе уже было достаточно церквей. В 80-х годах XVIII века в Диканьке было три приходских церкви: Троицкая, Иоанна Златоуста и Рождества Богородицы. Свято-Никольская церковь не имела приходских дворов и была при имении Кочубеев, хотя ее посещало много простых прихожан. Спустя несколько лет синодальное благословение на строительство храма было получено, и Виктор Павлович Кочубей, достигший высоких государственных постов в Петербурге, в 1794 году построил каменную церковь, которая существует и поныне. Икона Святителя Николая Чудотворца была возвращена из архиерейской ризницы и заняла свое прежнее место, что привело к увеличению потока паломников.

С этой церковью и чудотворным образом Святителя Николая связана одна из первых страниц жизни Николая Васильевича Гоголя. Его мать, Мария Ивановна, потерявшая двух детей вскоре после их рождения, дала обет перед иконой угодника Божия, что если у нее родится сын, она назовет его Николаем, и попросила священника села Диканьки молиться до тех пор, пока его не известят о рождении ребенка и не попросят отслужить благодарственный молебен. Испрошенный молитвой, новорожденный Николай был встречен в этом мире молитвой благодарения Богу. По словам сестры писателя, Ольги Васильевны Гоголь-Головни, брат любил вспоминать, почему его назвали Николаем.

Что касается дальнейшей судьбы Диканьской церкви, то после революции лес вокруг нее вырубили, а княжеские захоронения в склепе под храмом были разграблены. Церковь не раз закрывали, но в годы Великой Отечественной войны здесь служилась Литургия. В 1963 году храм был отобран у верующих и превращен в музей атеизма. С 1985 года Никольская церковь была передана государственному историко-краеведческому музею как памятник архитектуры. За годы запустения была утрачена богатая церковная утварь, а также древние иконы и старинные богослужебные книги. В 1989 году храм заново освятили. Древний пень, на котором была обретена икона, по-прежнему находится под престолом. Сам чудотворный образ Святителя Николая какое-то время хранился в фондах Полтавского краеведческого музея, но его текущее местонахождение неизвестно.